Nội dung chính của bài viết trình bày nghiên cứu được tiến hành trên dịch quả sơ ri, ở hàm lượng chất khô 18oBx, pH 4,0; tỉ lệ men giống bổ sung 0,20%; lên men trong 3 ngày ở nhiệt độ phòng. Sản phẩm thu được có hàm lượng chất khô 7,2 ± 0,8oBx; hàm lượng cồn 1,4% v/v; hàm lượng vitamin C 581,2 mg%; pH 3,1.
Trang 1Processing of fermented fruit juice from acerola (Malpighia glabra L.)
Mai T N Tran Institute of Applied Sciences, Ho Chi Minh City University of Technology (HUTECH), Ho Chi Minh City,
Vietnam
ARTICLE INFO
Research Paper
Received: December 11, 2019
Revised: March 15, 2020
Accepted: April 24, 2020
Keywords
Acerola
Acerola cider
Yeast
Corresponding author
Tran Thi Ngoc Mai
Email: ttn.mai79@hutech.edu.vn
ABSTRACT
Fruit cider has high nutrition and often preserved cold after processing The aroma and flavour characteristics of the original material enhance the sensory of the cider This study was carried on the acerola juice which has the dry matter concentration of 18oBx, pH 4.0 The fermentation was induced with the yeast content of 0.20% for 3 days
at room temperature As a result, the obtained product had the dry matter concentration, the alcohol content, the vitamin C content and
pH of 7.2 ± 0.8oBx, 1.4% v/v, 581.2 mg% and 3.1, respectively
Cited as: Tran, M T N (2020) Processing of fermented fruit juice from acerola (Malpighia glabra L.) The Journal of Agriculture and Development 19(2),99-105
Trang 2Bài báo khoa học
Ngày nhận: 11/12/2019
Ngày chỉnh sửa: 15/03/2020
Ngày chấp nhận: 24/04/2020
Từ khóa
Nấm men rượu
Nước quả lên men
Sơ ri
Tác giả liên hệ
Trần Thị Ngọc Mai
Email: ttn.mai79@hutech.edu.vn
Nước trái cây lên men có giá trị dinh dưỡng cao trong đó mùi thơm và hương vị đặc trưng của nguyên liệu làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, thường được bảo quản lạnh sau khi chế biến Nghiên cứu được tiến hành trên dịch quả sơ ri, ở hàm lượng chất khô 18oBx, pH 4,0; tỉ
lệ men giống bổ sung 0,20%; lên men trong 3 ngày ở nhiệt độ phòng Sản phẩm thu được có hàm lượng chất khô 7,2 ± 0,8oBx; hàm lượng cồn 1,4% v/v; hàm lượng vitamin C 581,2 mg%; pH 3,1
1 Đặt Vấn Đề
Nước giải khát lên men là sản phẩm của quá
trình lên men rượu chưa kết thúc từ nguyên liệu
trái cây Đây được xem là loại nước uống tự nhiên
có nồng độ cồn thấp, không qua chưng cất, chứa
nhiều chất dinh dưỡng, có lợi cho sức khỏe Thành
phần hóa học cơ bản của sản phẩm này gồm:
hàm lượng chất kho hòa tan khoảng 5 - 8% khối
lượng; acid tổng từ 0,6 - 2% thể tích và nồng độ
rượu là 0,5 - 1,5% thể tích (Bui, 2005; Nguyen &
Nguyen, 2007); đồng thời sản phẩm này còn chứa
khá nhiều các hợp chất được sinh ra từ quá trình
lên men rượu như các acid hữu cơ, các ester thơm;
đặc biệt là các thành phần đặc trưng của nguyên
liệu trái cây được sử dụng trong lên men Trong
nước giải khát lên men, các quá trình sinh hóa
vẫn tiếp tục dù bảo quản ở nhiệt độ thấp Do đó,
sau lên men có thể loại bớt tế bào nấm men rồi
thanh trùng để tăng thời gian bảo quản (Mathew
& ctv., 2017; Saranraj & ctv., 2017; Souza & ctv.,
2017)
Quả sơ ri (Malpighia glabra L.) thuộc họ Malpighiaceae Sơ ri có thể trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Trên thế giới, sơ ri trồng nhiều ở các vùng Bắc Mỹ, Trung Mỹ và Nam Mỹ (Simopoulos & Gopalan, 2003) Ở Việt Nam, sơ
ri trồng phổ biến ở Nam Bộ, đặc biệt là Tiền Gi-ang với diện tích trồng khoảng 950 ha, sản lượng trung bình 18.000 tấn/năm Thành phần hóa học của quả tươi bao gồm: nước 87,5 - 92,3%; lipid 0,45 0,47%; protein 0,9 1,2%; đường khử 3,3 -4,4%; đường tổng 4,3 ± -4,4%; cellulose 0,5 - 1,2%; tro 0,4 - 0,6%; K 146 mg%; vitamin C 600 - 1200 mg%; pH 3,4 - 3,7; hàm lượng chất khô hoà tan 7,7 - 9,2% (Vendramini & Trugo, 2000; Simopou-los & Gopalan, 2003; Oliveira & ctv., 2010)
Sơ ri chín có vỏ mỏng, khó vận chuyển và có thời hạn sử dụng ngắn 2 - 3 ngày sau khi hái (Righetto & ctv., 2005), cùng với sản lượng lớn và thành phần dinh dưỡng tốt cho sức khoẻ, thành phần kháng oxy hoá cao (đặc biệt là vitamin C) Trong nghiên cứu này, chúng tôi chế biến nước giải khát lên men từ loại quả này nhằm giải quyết
Trang 3Hình 1 Qui trình chế biến nước sơ ri lên men.
vấn đề về nguồn nguyên liệu dư thừa sau thu
hoạch, đồng thời tạo ra một dòng sản phẩn đồ
uống có giá trị chức năng kháng oxy hoá, tăng
cường miễn dịch, cải thiện sức khoẻ tim mạch
2 Vật Liệu và Phương Pháp Nghiên Cứu
2.1 Vật liệu
Quả sơ ri mua tại các vườn ở Gò Công tỉnh
Tiền Giang, đạt tiêu chuẩn: quả không bị hư thối,
sâu bệnh; màu hồng đến đỏ Đường saccharose
(công ty đường Biên Hoà, đạt TCVN 6958:2001);
chất điều chỉnh pH Na2CO3 đạt QCVN
4-3:2010/BYT; enzyme pectinase (Pectinex Ultra
Clear, Novozymes) dạng dung dịch, màu nâu,
pH hoạt động 4 9, nhiệt độ hoạt động 40
-50oC, hoạt tính 7900 PGNU/mL; nấm men
Sac-charomyces cerevisiae (Thermosaccr Dry,
Lalle-mand Biofuels & Distilled Spirits) dạng nấm men
khô, nhiệt độ hoạt động 34 - 40oC, pH hoạt động
3,5 - 6,0; mật độ tế bào sống trung bình 2 × 1010
tế bào/g
2.2 Qui trình chế biến
Qui trình chế biến nước sơ ri lên men thể hiện
ở Hình1 Mỗi thí nghiệm được tiến hành với 500
g quả sơ ri Tất cả các thí nghiệm được lập lại 3
lần Quá trình xử lý sơ bộ bao gồm quá trình lựa
chọn quả đạt tiêu chuẩn, sau đó rửa sạch Xử lý
dịch quả sau nghiền với enzyme pectinase ở các
hàm lượng khác nhau 0,05; 0,10; 0,15; 0,20% được
tiến hành ở pH dịch quả, nhiệt độ 45oC, thời gian
2 giờ; sau khi chọn hàm lượng thích hợp sẽ tiến
hành khảo sát thời gian xử lý pectinase 1, 2, 3,
4 giờ Quá trình điều chỉnh dịch lên men được
tiến hành điều chỉnh hàm lượng chất khô 15, 18,
21, 24oBx bằng đường saccharose, pH bằng dung
dịch Na2CO3 về pH 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; tỉ lệ
men giống 0,10; 0,15; 0,20; 0,25%w/w và các chỉ tiêu này được khảo sát theo thời gian lên men từ
1 - 4 ngày ở nhiệt độ phòng (khoảng 25oC)
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp hoá lý
Xác định tổng chất khô hoà tan đo bằng Khúc
xạ kế (Atago Master-T 0 - 32% Atc Brix Re-fractometer, USA), hàm lượng được biểu thị dưới dạngoBx
Xác định đường khử bằng phương pháp DNS Xác định hàm lượng acid tổng theo TCVN 12086:2017
Xác định độ pH bằng máy đo pH (Basic pH Meter, USA)
Xác định hàm hàm lượng cồn bằng bộ chưng cất và Khúc xạ kế đo độ cồn (PCE-ALK, Anh) thang đo 0 - 80%
Xác định hàm lượng vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ với iode theo TCVN 11168:2015
2.3.2 Đánh giá cảm quan
Đánh giá mức độ ưa thích giữa các mẫu nghiên cứu bằng Phép thử so hàng thị hiếu (Phép thử
ưu tiên cặp đôi), so sánh sự khác biệt về mức độ
ưa thích giữa 2 mẫu thử về màu, mùi và vị ở mức
ý nghĩa 5% Số lượng người thử là 60, kết quả thử được so với Bảng tra so sánh cặp đôi hai phía
2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu
Xử lý số liệu bằng phần mềm Statgraphics Cen-turion XV Tất cả số liệu được biểu diễn dưới dạng Trung bình ± SD, các chênh lệch khác biệt thể hiện bằng a, b, c, d ở mức ý nghĩa P < 0,05
Trang 4Hình 2 Ảnh hưởng của hàm lượng pectinase (A) và thời gian ủ pectinase (B) đến tỉ lệ thu hồi dịch quả.
Hình 3 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô ban đầu lên sự thay đổi hàm lượng chất khô (A), hàm lượng cồn (B), pH (C) và tỉ lệ hao hụt hàm lượng vitamin C (D) theo thời gian lên men
3 Kết Quả và Thảo Luận
Thành phần hoá học của quả sơ ri sử dụng
trong nghiên cứu có hàm lượng nước 88 ± 1,8%;
hàm lượng chất khô hoà tan 8,4 ± 0,6oBx; pH 3,2
± 0,3; hàm lượng đường khử 3,14 ± 1,15%; acid
tổng 0,78 ± 0,11%; hàm lượng vitamin C 678,57
± 1,32 mg%
3.1 Kết quả khảo sát quá trình xử lý enzyme pectinase
Enzyme pectinase thu từ hai loại nấm mốc As-pergillus niger và AsAs-pergillus aculeatus có hoạt
Trang 5Hình 4 Ảnh hưởng của pH ban đầu lên sự thay đổi hàm lượng chất khô (A), hàm lượng cồn (B), pH (C)
và tỉ lệ hao hụt hàm lượng vitamin C (D) theo thời gian lên men
tính của enzyme polygalacturonase thủy phân
liên kết (1,4)-alpha-D-galactosiduronic trong
pec-tate và các galacturonans khác, làm phá vỡ cấu
trúc thành tế bào, giảm độ nhớt dịch quả, kết quả
là làm tăng hiệu suất thu hồi dịch và làm trong
dịch quả
Hình 2 cho thấy hàm lượng enzyme và thời
gian ủ có ảnh hưởng đến tỉ lệ thu hồi dịch quả,
so với dịch quả không xử lý enzyme thì tỉ lệ thu
hồi dịch có sự khác biệt ở mức ý nghĩa P < 0,05
điều này cho thấy hiệu quả của việc xử lý enzyme
làm tăng tỉ lệ thu hồi dịch quả Ở các hàm lượng
0,15%, 0,20% cũng như ở thời gian ủ 2 giờ, 3 giờ,
4 giờ không có khác biệt ở mức ý nghĩa P < 0,05;
do đó, nhằm tiết kiệm chi phí và thời gian, hàm
lượng phù hợp được chọn để xử lý dịch quả sơ ri
là 0,15% thời gian xử lý là 2 giờ
3.2 Kết quả khảo sát quá trình lên men
Việc điều chỉnh dịch lên men để thu được hàm
lượng chất khô, pH, tỉ lệ men giống và thời gian
lên men phù hợp với tác nhân Saccharomyces
cereviciae là cần thiết cho quá trình lên men diễn
ra mạnh mẽ thu được sản phẩm đồ uống đạt tiêu chuẩn hoá lý, vi sinh, đồng thời chất lượng cảm quan sản phẩm cũng phải được đảm bảo
3.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô
Hàm lượng chất khô trong đó chủ yếu là đường,
là thành phần cơ chất cơ bản cho nấm men chuyển hoá Ở các hàm lượng chất khô khác nhau thì sản phẩm của quá trình chuyển hoá thu được cũng sẽ khác nhau thể hiện qua Hình3
Từ biểu đồ các Hình 3 cho thấy sự thay đổi theo thời gian lên men của hàm lượng chất khô, hàm lượng cồn, pH và tỉ lệ tổn thất vitamin C đều khác biệt ở mức ý nghĩa ở mức ý nghĩa P < 0,05
Ở hàm lượng chất khô ban đầu là 15 và 18oBx, sau 3 ngày lên men còn lại 7,9 và 7,8oBx và 4 ngày là 6,0 và 6,4oBx; hàm lượng cồn tạo thành
ở ngày thứ 2 và 3 tương ứng là 0,5 - 0,7%v/v
và 0,9 - 1,4%v/v; pH ở ngày 1, 2, 3 giảm từ 3,7 xuống còn 3,1 ở tất cả các hàm lượng khảo sát
Tỉ lệ hao hụt vitamin C tăng theo thời gian lên
Trang 6Hình 5 Ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến hàm lượng chất khô (A), hàm lượng cồn (B), pH (C) và tỉ lệ hao hụt hàm lượng vitamin C (D) theo thời gian lên men
men, tỉ lệ này tăng cao ở ngày 1 và ngày 2 có thể
vì nồng độ oxy trong môi trường và trong dịch
lên men lúc này cao, sự tổn thất vitamin C do
quá trình oxy hoá Theo tiêu chuẩn hoá lý của
sản phẩm (Bui, 2005; Nguyen & Nguyen, 2007);
và từ các số liệu trên cho thấy, ở tất cả các hàm
lượng khảo sát, thì pH và hàm lượng cồn đều đạt
tiêu chuẩn của nước quả lên men sau 2 và 3 ngày
lên men, riêng hàm lượng chất khô đạt sau 3 và
4 ngày lên men từ hàm lượng chất khô ban đầu
là 15 và 18oBx Do đó, hàm lượng chất khô được
chọn là 15 và 18oBx thời gian lên men là 3 ngày
Dựa trên kết quả đánh giá cảm quan của hai mẫu
này, với số người thích mẫu 18oBx là 42 > 39α0,05,
do đó hàm lượng chất khô được chọn là 18oBx
3.2.2 Ảnh hưởng của pH
pH là yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự tạo thành
các sản phẩm chính và phụ trong quá trình lên
men, đồng thời mức độ thay đổi cơ chất lên men
của nấm men cũng bị ảnh hưởng (Hình4)
pH hoạt động của nấm men Saccharomyces
cereviciae 3,5 - 6,0, ở khoảng pH này nấm men chuyển hoá đường theo con đường EMP sản phẩm pyruvate tạo thành sẽ bị decarboxyl hoá cho ra acetaldehyde, chất này nhận H+ tạo thành rượu etylic Do đó, theo thời gian lên men hàm lượng đường sẽ giảm, điều này có thể đánh giá thông qua sự giảm hàm lượng chất khô hoà tan, sự giảm
pH, đồng thời hàm lượng cồn trong dịch lên men
sẽ tăng Từ biểu đồ các Hình 4 pH được khảo sát
ở 4 điểm pH 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 và 5,5; tại thời điểm lên men 3 ngày ở pH 4,0 thì hàm lượng chất khô, hàm lượng cồn, pH đều đạt chỉ tiêu của nước quả lên men (Bui, 2005; Nguyen & Nguyen, 2007) ở
pH khảo sát 4,0 thu được kết quả tương ứng hàm lượng chất khô 7,2oBx; hàm lượng cồn 1,4%v/v;
pH 3,1 Do đó, pH được chọn cho lên men là 4,0
3.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ men giống
Mật độ tế bào nấm men trong dịch lên men sẽ ảnh hưởng đến thời gian lên men, tốc độ chuyển hoá cơ chất cũng như hàm lượng các sản phẩm tạo thành (Hình5)
Trang 7Mật độ tế bào nấm men trong dịch lên men
càng cao thì quá trình chuyển hoá các chất diễn ra
càng nhanh và thời gian lên men được rút ngắn
Điều này được đánh giá thông qua sự giảm hàm
lượng chất khô, sự giảm pH trong dịch lên men và
sự tăng hàm lượng cồn Tuy nhiên, rút ngắn thời
gian lên men sẽ làm quá trình chuyển hoá các
sản phẩm phụ bị hạn chế, hàm lượng aldehyde
tồn tại cao trong sản phẩm, điều này ảnh hưởng
đến chất lượng cũng như giá trị cảm quan cho sản
phẩm Tuy nhiên, mật độ tế bào nấm men cũng
cần được chọn tỉ lệ phù hợp cho quá trình lên men
chuyển hoá các chất để sản phẩm tạo thành đạt
các chỉ tiêu hoá lý của sản phẩm Theo biểu đồ
Hình5thì tỉ lệ men giống bổ sung cho sản phẩm
đạt chỉ tiêu hoá lý (Bui, 2005; Nguyen & Nguyen,
2007) ở ngày lên men thứ 3 và tỉ lệ men giống sử
dụng là 0,20%; tương ứng với mật độ men giống
sử dụng là 4.107 tế bào/mL Qua các khảo sát
về sự ảnh hưởng của hàm lượng chất khô, pH, tỉ
lệ men giống theo thời gian lên men; các chỉ tiêu
đo là hàm lượng chất khô, pH, hàm lượng cồn và
hàm lượng vitamin C, nhìn chung đều có sự thay
đổi khác biệt theo thời gian khảo sát Hàm lượng
vitamin C giảm mạnh trong giai đoạn đầu hay
ngày lên men thứ 1 và thứ 2 do bị oxy hoá, sau
đó giảm nhẹ Sản phẩm thu được có hàm lượng
chất khô 7,2 ± 0,8oBx; hàm lượng cồn 1,4%v/v;
hàm lượng vitamin C 581,2 mg%; pH 3,1
4 Kết Luận
Sản phẩm nước giải khát lên men từ quả sơ ri
được chế biến từ dịch quả sau nghiền được xử
lý pectinase ở hàm lượng 0,15% thời gian xử lý
là 2 giờ; dịch quả sau xử lý được thanh trùng
và điều chỉnh đạt các thông số sau: hàm lượng
chất khô 18oBx, pH 4,0; tỉ lệ men giống bổ sung
0,20%; tiến hành lên men trong 3 ngày ở nhiệt
độ phòng Sản phẩm sau lên men được lọc tách
bã, đóng chai và thanh trùng ở 75oC trong 10
phút Sản phẩm thu được có hàm lượng chất khô
7,2 Bx, hàm lượng cồn 1,4% (v/v), hàm lượng
vitamin C là 581,2 mg và pH là 3,1
Tài Liệu Tham Khảo (References)
Bui, A (2005) Fermentation technology applied in food technology (2 nd ed.) Ho Chi Minh City, Vietnam: Na-tional University Ho Chi Minh City.
Mathew, B., Silas, D, M., David, E., & Ugboko, H (2017) Production of wine from fermentation of Grape (Vi-tis vinifera) and sweet orange (Citrus seninsis) juice using Saccharomyces cerevisiae isolated from palm wine International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 6(1), 868-881.
Nguyen, T D., & Nguyen, H T (2007) Technology for manufacturing and testing ethyl alcohol (3 rd ed.) Ha Noi, Vietnam: Science and Technics Publishing House Oliveira, L., Rufino, M., Moura, F H., Cavalcanti, F., Alves, R A., & Miranda, M (2010) The influence of processing and long-term storage on the antioxidant metabolism of acerola (Malpighia emarginata) purée Brazilian Journal of Plant Physiology 23(2), 151-160 Righetto, M., Netto, A., & Carraro, F (2005) Chemi-cal composition and antioxidant activity of juices from mature and immature acerola (Malpighia emarginata DC) Food Science and Technology International 11(4), 315-321.
Saranraj, P., Sivasakthivelan, P., & Naveen, M (2017) Fermentation of fruit wine and its quality analysis: A review Australian Journal of Science and Technology 1(2), 85-97.
Simopoulos, A P., & Gopalan, C (2003) Plants in hu-man health and nutrition policy Basel, Switzerland: Karger.
Souza, P A., Naik, P A., Rao, S C., Vyas, S., Palan,
A M., Cornelio, B., Shet, V B., & Rao, C V (2017) Fermented fruit juice production using unconventional seasonal fruits through batch fermentation Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences 6(6), 1305-1308.
Vendramini, A., & Trugo, L., (2000) Chemical composi-tion of acerola fruit (Malpighia punicifolia L.) at three stages of maturity Food Chemistry 71(2000), 195-198.